【混凝土科技奖】中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥在旧桥改造中的应用研究

超高性能混凝土材料在桥梁应用领域进行了诸多尝试，但基于传统设计理念所获得的桥梁结构，受高昂工程造价的影响，尚未得到广泛应用。 中小跨径桥梁在桥梁结构中占比最高，应用最为广泛。 随着国家桥梁建设逐步由新建转换为旧桥改造，项目完成单位对中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥的进行系统性的应用研究，尤其是在旧桥改造中的应用研究。 以设计理论创新、生产建造技术创新、降低综合建造成本等为目的，中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土在旧桥改造中的应用研究具有重大意义。

项目组针对不同的技术问题，应用适当的理论、技术和方法，攻克了关键技术，从下列几个方面进行了系统的研究： 预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥设计方法、经济性最优的超高性能混凝土-普通混凝土组合断面形式、规模化生产建造技术。 项目实现中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥，在梁体内不配置受力普通钢筋，可以大幅降低材料和人工成本； 采用超高性能混凝土-普通混凝土组合梁，梁体采用超高性能混凝土，桥面板采用普通混凝土，可以降低结构体系的整体造价； 推荐采用的预制厂集中生产模式，可以大幅降低临时措施摊销成本。 通过以上几项主要措施，能够显著降低超高性能混凝土梁桥的造价，实现与普通混凝土梁桥等同的造价水平，具有较好的经济效益。 同时，项目所研究的中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥，具有结构安全可靠、自重轻，耐久性高，在碳排放、综合建造成本、可持续发展等方面效果良好等一系列优势，具有良好的社会效益。

1.分析预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥结构的优点，总结提出抗弯、抗剪、抗裂、疲劳和刚度设计方法。

2.提出超高性能混凝土-普通混凝土新型组合断面，实现预应力无腹筋超高性能梁桥在中小跨径梁桥中的规模化工程应用。

3.基于预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥的材料和结构特点，提出标准化和规模化生产制造方法。

4.在国内率先形成了预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥的设计、施工和验收成套技术标准。

▲ 潮州市下铺径口桥应用10米+15米+10米预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥

▲潮州市溪东桥应用3×16米预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥

中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥，目前在广东地区的旧桥改造中已经有诸多应用案例，对比钢结构或普通混凝土结构具有较高的经济效益。2018年至今，已有多座中小跨径梁桥在旧桥改造中，应用预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥结构，包括广州北环高速公路F匝道桥项目和广东省农村危桥改造工程（揭阳市金鲤大桥、潮州市溪东桥和潮州市下铺径口桥）等。2021年，广东省农村公路危桥改造第二批项目中，已有20余座桥梁确定采用中小跨径预应力无腹筋超高性能混凝土梁桥。